Послідовність виконання роботи

1. Ознайомитися з експериментальною установкою,знайти всі основні елементи схеми.

2. Увімкнути вентилятор 9 і за допомогою вентиля встановити за реометром заданий викладачем перепад тиску.

3. Увімкнути нагрівник 5 і за допомогою автотрансформатора7 встановити задану потужність нагріву.

4. Виміряти та записати у табл.1.1 покази барометра 6.

5. Дочекатись встановлення стаціонарного режиму,що характеризується постійністю показів автоматичного потенціометра

11.
6. За	реометром	1, ватметром	8, термометром 12	та
потенціометром 11		визначити об’ємну	витрату повітряV,	л/хв,

потужність нагрівача W, Вт, температуру на виході в калориметрt₁, ^оС і температуру нагрітого повітря t₂,^оС та занести їх у табл.1.1.

7. Аналогічно провести досліди для інших заданих режимів .

7. Після закінчення роботи вимкнути електронагрівник 5, і через деякий час вентилятор 9 та автоматичний потенціометр 11.

Опрацювання результатів вимірювань.

Експериментальні

дані

занести

у .1.1,таблрезультати

розрахунків ― у табл.1.2 і 1.3.

Таблиця 1.1

Номер

рб,

t1,

t2,

V

W,

досліду

кПа

°С

°С

Вт

л/хв.

м3/с

Таблиця 1.2

Номер

Vн ,

с ¢р ,

с р ,

с m р ,

с m u ,

досліду

м3н / с

Дж/(м3н·К)

Дж/(кг·К)

Дж/(кмоль·К)

Дж/(кмоль·К)

14

Таблиця 1.3

Номер

с u ,

с ¢u ,

k

dc p ,

ε ,

досліду

Дж/(кг·К)

Дж/(м3·К)

%

%

1. Об¢ємну витрату повітря, знайдену за показами реометра, звести до нормальних умов:

V_н = V р_б×Т_н / ( р_н× Т₁ ),

де Т₁ = t₁ + 273 ― абсолютна температура повітря,К, на вході до калориметра.

2. Середня об¢ємна теплоємність повітря за постійного тиску

			р		[ н 2 1	]
		с	¢	= Q / V ( t - t ) ,
де Q = W	―	тепловий			,потікщо	підводиться	до	повітря	від
електронагрівника (втратами теплоти в оточуюче середовище нехтують),

Вт; t₁, t₂ ― температура повітря відповідно на вході в калориметр та на виході з нього, °С.

3. Середня масова теплоємність повітря за постійного тиску

с _р = с¢_рV_m / m,

де V_m = 22,4 м³/кмоль - об¢єм 1 кмоль ідеального газу за нормальних

фізичних умов; m = 29 кг/кмоль ― маса 1 кмоль повітря.

4. Середня молярна теплоємність за постійного тиску

`с<sub>mр</sub> = `с_р·m .

5. Середня молярна теплоємність за постійного об¢єму

• с_mu= `с_mр - R_m.

5. Середня масова теплоємність за постійного об¢єму

`с<sub>u</sub>=`с_mu /m.

7. Середня об¢ємна теплоємність за постійного об¢єму

15

• '_u= `с_mu/ V_н.

7. Показник адіабати

k=`c<sub>р</sub>/`с_u=`с<sub>mр</sub> /`с_mu.

9. Середня температура повітря в процесі нагрівання

• t = ( t₁ + t₂ )/2.

9. В інтервалі температур0... 120 °С теплоємність повітря

практично не залежить		від температури.Порівнявши отримане в
досліді значення `ср	з	табличнимстр = 1006 Дж/(кг·К), знайти

розходження дослідних та табличних значень теплоємностей:

dс _р =( с _р - с _р^т ) ×100% с_р^т .

11.Розрахункова відносна похибка вимірювань:

e = (D W W + D V V + D t t ) ×100%,

де DW, DV, Dt ― граничні абсолютні похибки вимірювань відповідно потужност і , витрати повітря та температури.Для реометра DV визначається ціною половини поділки шкали. Для потенціометра та ватметра, крім ціни поділки шкали, слід ураховувати клас точності приладу.

Розглянемо приклад визначення абсолютної похибки ватметра

класа	точності 0,5 ( шкала 0...100	поділок ) за умови, що струмова
обмотка приладу увімкнена на Ј = 1А, а обмотка напруги на U = 100 В.
Потужність, що відповідає максимальній поділці			шкали	ватметра
W = UJ=	100 × 1 = 100 Bт . Гранична	абсолютна	похибка	приладу

100·0,005 = 0,5 Вт. Величина цієї похибки не залежить від того, на якій ділянці шкали проводиться вимірювання.

Контрольний приклад

Вхідні дані: р_б = 100 кПа; t₁ = 20 °С; t₂ = 60 °С; V = 2,1×10^-4 м³/с; W = 10 Вт.

Результати обчислень:

1. V_н =1,931﹒ 10⁻⁴ м³/с.

2. c ^¢_p = 1295 Дж/(м³_н×К).

3. с_р = 1000 Дж/(кг·К).

4. `с_mр = 29000 Дж/(кмоль·К).

16

5. `с_mu = 20686 Дж/(кмоль·К).

5. `с_u= 713 Дж/(кг·К).

5. `с'_u= 923 Дж/(м³_н·К).

5. k = 1,402.

9.`t = 40 °С.

10. dс_р = 0,60 %

10. e = 10 %.

Контрольні запитання

1. Що таке теплоємність? Для чого вона використовується в інженерних розрахунках?

2. Перелічити види теплоємностей .

3. Зв’язок між масов,обю¢ємною та молярною

теплоємностями.

4. Як звести об ’єм газу до нормальних фізичних умов?

4. Написати й пояснити рівняння першого закону термодинаміки .

4. Написати та пояснити рівняння Майєра. Зміст універсальної та питомої газових сталих.

4. Який зв ’язок між об¢ємними теплоємностями за постійних тиску та об’єму.

4. Як залежить теплоємність ідеального газу від числа атомів у його молекулі?

4. У який послідовності проводиться експеримент ?

5. Що таке усталений тепловий режим ?

6. Чи враховуються в даній роботі втрати теплоти в оточуюче середовище? Чому?

4. Які чинники впливають на точність визначення теплоємності ?

5. Що таке показник адіабати і від чого він залежить ?

6. Середня й істинна теплоємності . Зв’язок між ними.

4. Як знайти середню теплоємність газу у заданому інтервалі температур?

4. Як визначають теплоту за теплоємністю ?

Лабораторна робота 2

ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСІВ ВОЛОГОГО ПОВІТРЯ

Мета роботи: вивчити методику дослідження процесів

нагрівання, зволоження та охолодження, визначення параметрів та

характеристик вологого повітря за допомогоюН−d ― діаграми та

розрахунку витрат повітря й теплоти на випаровування1 кг вологи в

процесі сушіння матеріалу.

17

Основні теоретичні відомості

Вологе повітря ― це механічна суміш сухого повітря (m_c.п=29

кг/кмоль, R_c.п = 287 Дж/ (кг×К) і водяної пари (m_п = 18 кг/кмоль, R_п= 461,5 Дж/кг). Таким чином, вологе повітря – це суміш ідеального (сухе повітря) і реального (водяна пара) газів. Особливістю такої суміші є , тещо кількість водяної пари у вологому повітрі не може бути довільною.За різних температурах і тисках у вологому повітрі може знаходитися тільки певна максимальна кількість водяної пари(стан насичення). При збільшенні кількості вологості відбувається конденсація пари. Це не дає

можливості застосувати до таких сумішей закони ідеальних газових сумішей. Для повітря характерним є стан в якому водяна пар знаходиться в ненасиченому стані, що дозволяє розглядати повітря, як ідеальний газ, що спрощує розрахунки. До механічних сумішей також належать топкові гази, парогазові суміші та ін.

У харчовій промисловості вологе повітря широко використовується як сушильний агент у виробництві макарон,сухарів, печива, цукру, кухонної солі, сухофруктів і фруктових порошків, солоду, сухого молока та інших продуктів

Процеси сушіння, кондиціонування, вентиляції зазвичай проходять за барометричного тискур_б, який згідно з законом Дальтона дорівнює сумі парціальних тисків сухого повітря р_с.п й водяної пари р_п:

р_б = р_с.п + р_п.

В інженерних розрахунках барометричний тиск приймають за99,8 кПа. Це відповідає середньорічному тиску на території України.Для цього тиску й побудованаН−d ― діаграма стану вологого повітря.

Зазначеному тиску відповідає температура	насичення водяної пари
99,57 оС. Якщо температура вологого повітря	нижча 99,57як	оС, то

максимально можлива кількість водяної пари в ньому дорівнює густині сухої насиченої пари при цій температурі.

Вологе повітря, в якому		при	сталій	температуріrп = rн (рп =			рн),
називається насиченим	(rн = 1/uн),		аповітря,		в	якому rп < rн	―
ненасиченим (рп < рн та uн	> uп).	парип < 10
За парціального	тиску			кПа	з	похибкою,яка	не

перевищує 0,1 %, водяну пару можна вважати ідеальним газом. Знаючи

температуру вологого повітря, тиск насиченої пари р можна визначити

н

за таблицею теплофізичних властивостей насиченої водяної пари.